Пальозеро расположено в южной части Карелии. Относится к бассейну Онежского озера. В связи со строительством второй очереди Кондопожской ГЭС и с постройкой плотины на р.Суне, выше водопада Гирвас, в 1937 г. сунские гуминовые воды были направлены по искусственно созданному протоку в Пальеозеро, откуда через р.Ниву в о.Сандал. Поступление сунских вод вызвало изменение гидрохимического режима Пальозера, сказалось на его гидрологии и фауне. Из олиготрофного озера Пальеозеро превратилось в водохранилище с гумифицированной водной массой.
Площадь водной поверхности озера - 100,2 кв. км. Наибольшая длина - 22,6 км, наибольшая ширина - 5,8 км. На территории озера расположено восемь островов. Береговая линия мало извилиста; имеется несколько заливов. Большая ось озера имеет направление с севера на юг. Берега большей частью высокие, местами обрывистые скалистые и песчаные. Кроме протока, соединяющего р.Суну с Пальеозером, в озеро впадает пять небольших речек, вытекающих большей частью из мелких озер (ламб). Сток через р.Ниву (Нивку), вытекающую из северной части озера. После окончания второй очереди Кондопожской ГЭС водообмен озера увеличился почти в 25 раз против естественного состояния, повышен уровень воды на несколько метров.
Пальеозеро - глубокий холодноводный водоем. Максимальная глубина около 74 м. Наиболее глубокая северная часть озера, в особенности впадина, входящая в северо-западный залив, расположенный вблизи д.Святнаволок; южная часть сравнительно мелководна.
До поступления сунской воды Пальеозеро было водоемом лососево-палийного типа. В нем обитали палия, ряпушка, сиги, корюшка, хариус, щука, плотва, гольян, налим, окунь, ерш и подкаменщик. Изменения, происшедшие в Пальеозере, оказали влияние на состав ихтиофауны и на численность отдельных ее представителей. Совершенно исчезла палия. Вынос грунта и заиление нерестилищ повлекли за собой гибель отложенной палией икры. Резко сократилась численность корюшки, ряпушки и сигов. С сунской водой в Пальозеро проникли лещ, уклея и елец, которые раньше там отсутствовали.